汽車從燃油車走到了電動汽車,,動力以及傳動系統(tǒng)得到了極大的簡化,,由于電池可以扁平的布置車輛底部,那么唯一對整車開發(fā)靈活性和布置產(chǎn)生阻礙的東西就成了電機(jī)電控,。而電機(jī)電控又以其高價值決定了電動車能耗和性能兩大重要因素,,所以電機(jī)電控成了不管是主機(jī)廠還是各個供應(yīng)商們爭相投入和研究的汽車零部件。
可以看到《Lucid(歐美豪華電動車新勢力)投資路演解讀》文章講到Lucid一項(xiàng)核心就是電機(jī)電控緊湊高性能從而實(shí)現(xiàn)座艙空間最大化,,另外《變革加速-奔馳電氣化戰(zhàn)略:2030全面電氣化》也講到奔馳收購緊湊高性能電機(jī)公司YASA,。最近也看到以為蘋果代工出名的富士康鴻海的MIH的電驅(qū)動開發(fā)設(shè)計(jì)思路考慮模塊化,所以在此分享和解析,,希望能給大家?guī)硇畔⒑蛦l(fā),。
MIH電驅(qū)動是鴻海富士康的MIH 整車平臺架構(gòu)(包含物理和電子架構(gòu))中的驅(qū)動系統(tǒng)方案,富士康表示它可以配置電機(jī)大?。ㄖ睆揭约伴L度)通過標(biāo)準(zhǔn)化的逆變器以及變速箱來提供優(yōu)化的布置,,動力扭矩給到客戶。所以他提供的電驅(qū)動系統(tǒng)有以下幾個特征:
標(biāo)準(zhǔn)化的逆變器和變速箱
多種電機(jī)直徑
靈活的電機(jī)長度
永磁以及感應(yīng)電機(jī),。
其實(shí)可以總結(jié)為,,標(biāo)準(zhǔn)化電驅(qū)動的控制器和傳動部分,至于產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換的電機(jī)在現(xiàn)有技術(shù)材料沒有突破的情況下,,只有通過大小來實(shí)現(xiàn)不同的功率提供,。
那么為什么要標(biāo)準(zhǔn)化模塊化電驅(qū)?
首先,,如前文講到對整車開發(fā)靈活性和布置阻礙最大的東西就是電機(jī)電控,;然后電機(jī)電控又以高價值決定了電動車能耗和性能兩大重要因素;最后熟悉零部件設(shè)計(jì)肯定明白變種多導(dǎo)致投資成本,,生產(chǎn),,質(zhì)量等一系列商業(yè)化難題。
而作為不少電驅(qū)系統(tǒng)供應(yīng)商來講,,要服務(wù)不同的主機(jī)廠,,不同車型的區(qū)間,客戶的需求不同,,要想標(biāo)準(zhǔn)化電驅(qū)動也是一個難題,。
首當(dāng)其沖的就是不同車型和平臺下的電機(jī)電控系統(tǒng)的大小,其次是硬件,,軟件控制零部件的安裝位置,,最后是驅(qū)動電力以及冷熱散熱的各種接口,都是不同的要求,。
如果不能很好的控制不同需求的變化,,對于電機(jī)電控這種昂貴的硬件來講,其材料和模具管理會非常的頭大,,而且變種多的情況對開發(fā)生產(chǎn)制造的質(zhì)量和成本管理異常困難,,所以標(biāo)準(zhǔn)化電驅(qū)系統(tǒng)能夠減少復(fù)雜度從而達(dá)到降本,增效,,提質(zhì)等目的,。
顯然,標(biāo)準(zhǔn)化模塊化是有各種好處,,如何做好卻是一個大難題,,這其實(shí)對于電驅(qū)動系統(tǒng)的產(chǎn)品規(guī)劃要求特別高,也需要對整車客戶的需求有一個很好的理解,。
如何做好電驅(qū)動的標(biāo)準(zhǔn)化模塊化,?
其實(shí)這個部分和我之前模塊化文章《整車架構(gòu)平臺核心-大道至簡(Complexity Reduction)五步驟》類似。
首先是基于對客戶需求的理解,,同時對行業(yè)發(fā)展判斷來定義總體的需求,。
例如富士康的MIH電驅(qū)動定義和預(yù)測了100-200kw的電機(jī)給到C&D轎車和SUV車型的區(qū)間。
其次標(biāo)準(zhǔn)化電驅(qū)動運(yùn)行以及性能參數(shù),,例如:
工作環(huán)境,,也就是溫度,電磁EMC,,防塵防水等級等,。
工作電壓,一般工作電壓400v左右或者800v左右,。
不同功率的最大電機(jī)轉(zhuǎn)速,。通用的變速箱但是不同的減速比。
耐久標(biāo)準(zhǔn),,一般15年,,30萬公里。
性能曲線
再是標(biāo)準(zhǔn)模塊化的零部件安裝以及輸入輸出接口,,例如
電池包接口
DCDC變壓器和車載充電安裝以及接口
熱管理系統(tǒng)安裝以及接口
整車控制器接口
底盤控制器接口
等
最后是標(biāo)準(zhǔn)模塊化子系統(tǒng)設(shè)計(jì):
相同的最大轉(zhuǎn)速
相同的定子直徑
相同的轉(zhuǎn)子直徑相同的零部件設(shè)計(jì)
不同的電機(jī)長度實(shí)現(xiàn)不同的電機(jī)功率
相同的安裝接口以及輸入輸出接口
電機(jī)的結(jié)構(gòu),,主要是轉(zhuǎn)子和定子,。轉(zhuǎn)子是線圈,就是感應(yīng)電機(jī),;轉(zhuǎn)子是永磁體,,就是永磁同步電機(jī)。定子都是繞線的,。富士康MIH的做法是通過定子的長度來實(shí)現(xiàn)不同的功率,。
逆變器也是電機(jī)電控里面的成本大頭,主要是里面的IGBT或者碳化硅芯片以及散熱處理價值高,。IGBT或者碳化硅芯片在高壓下的高頻開關(guān)散熱是電驅(qū)動高效率高功率輸出的保障,,所以目前基本通過將IGBT或者碳化硅芯片夾在散熱片中間然后油或者水冷,通過增加或者減少IGBT以及其散熱模塊實(shí)現(xiàn)不同功率大小的逆變器,。
標(biāo)準(zhǔn)模塊化IGBT芯片及其散熱模組,,逆變器盒子以及相關(guān)接口都是很好做到標(biāo)準(zhǔn)化逆變器。
最后是傳動箱減速器,,由于不同車型,,尺寸,性能要求不同,,所以傳動箱減速器里面的傳動比雖然大同小異,,但都有稍許變化。還有前后電機(jī)需要的泊車鎖止架構(gòu)需求不一樣,。所以將傳動箱里面的零部件特別是齒輪進(jìn)行模塊化可以快速響應(yīng)整車變化的需求,。
寫在最后
汽車電氣化智能化走到了現(xiàn)在,其實(shí)對于各類零件都在朝著類電子化的方向設(shè)計(jì),,特別是各類重資產(chǎn)零部件都是標(biāo)準(zhǔn)化模塊化,,例如電驅(qū)動,也例如特斯拉以及最新的NIO ES8都采用的車身前后一體式?jīng)_壓,,可以看到滑板底盤火熱,,大家都想打造類似于山寨手機(jī)時代的汽車“主板”,未來汽車的差異性可能會越來越少,,那么汽車可能會進(jìn)入手機(jī)時代,,爆款時代,一個賣點(diǎn)定義一個品牌,。
參考文章以及圖片
MIH動力驅(qū)動 - 富士康鴻海MIH
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